Geforseerde konveksie hitte-oordrag


In hierdie artikel sal "Geforseerde konveksie hitte-oordrag" term en gedwonge konveksie hitte-oordrag verwante feite in 'n kort wyse gepraat word. Geforseerde konveksie hitte-oordrag gebruike in pomp, plafon waaier, suig toestel.

Geforseerde konveksie hitte-oordrag is 'n term wat 'n klassifikasie van vervoer is of gedwonge konveksie hitte-oordrag is 'n meganisme wat help om beweging van 'n vloeiende vloeistof te produseer deur krag van buite toe te pas. Byna oral word gedwonge konveksie hitte-oordrag gebruik soos stoomturbine, sentrale verwarming en vele meer.

Wat is gedwonge konveksie hitte-oordrag?

Benewens termiese geleiding, natuurlike konveksie en termiese konveksie is die klassifikasie van die oordrag van die hitte en ook toelaat dat voldoende hoeveelheid hitte energie moet transformeer sonder enige moeite.

Geforseerde konveksie hitte-oordrag is eintlik 'n baie spesiale klassifikasie van hitte-oordrag. Deur die hulp van geforseerde konveksie hitte-oordrag 'n vloeistof is indruk om te beweeg van een area na 'n ander area deur die toepassing van krag vanaf die buitekant. In hierdie geval is die hoeveelheid hitte-oordrag 'n toename, want dit is 'n ander term is Heat Rises.

Geforseerde konveksie hitte-oordrag vergelyking:

Wanneer potensieel gemengde konveksie ontleed word in daardie geval, die fisiese parameter bekend as Archimedes Getal.

In die Archimedes Nommer twee toestande behels gedwonge konveksie en vry van relatiewe sterkte. Geforseerde konveksie hitte-oordrag vergelyking word hieronder gegee,

Ar = Gr/Re2

waar,

Ar = Archimedes-nommer

Gr = Grashof Nommer

Re = Reynolds Getal

Met behulp van Grashof-getal word dryfkrag uitgedruk en met behulp van Reynolds word traagheidskrag uitgedruk. Dus, uit die gedwonge konveksie hitte-oordragvergelyking is dit duidelik dat Archimedes Getal ook rantsoen van Grashofgetal en kwadraat van Reynoldsgetal beteken.

Wanneer die waarde van Ar < < 1 dan verteenwoordig sy geforseerde konveksie hitte-oordragvergelyking.

Die ander fisiese parameter om gedwonge konveksie hitte-oordrag uit te druk, is Peclet-nommer. Peclet getal is verhouding van beweging deur stroom beteken adveksie en beweging van hoër na laer konsentrasie beteken diffusie.

Pe = UL/α

Wanneer die waarde van Pe > > 1 beteken dat adveksie diffusie oorheers.

Wanneer die waarde van Pe < < 1 beteken diffusie oorheers adveksie.

gedwonge konveksie hitte-oordrag
Beeld – Geforseerde konveksie deur 'n waaier in 'n sneeumasjien;
Beeldkrediet – Wikipedia

Geforseerde konveksie hitte-oordragkoëffisiënt:

Die vergelyking van die gedwonge konveksie hitte-oordragkoëffisiënt word hieronder bespreek,

Geforseerde konveksie hitte-oordragkoëffisiënt in interne vloei en laminêre vloei:-

Tate en Sieder gee 'n konsep van korrelasie om rekening te hou met laminêre flor in ingangseffek.

'n Geforseerde konveksie hitte-oordragkoëffisiënt in interne vloei en laminêre vloei kan uitgedruk word as,

NuD = 1.86 (Re . Pr)1 / 3 (D/L)1 / 3bw})0.14

waar,

D = Binnedeursnee

μb = Vloeistofviskositeit van grootmaat gemiddelde temperatuur

μw= Vloeistofviskositeit by die wandtemperatuur van die pyp

NuD= Nusselt nommer

Re =  Reynolds nommer

Pr = Prandtl nommer

L = Lengte van die buis

Wanneer laminêre vloei ten volle ontwikkel is, bly die Nusselt-getal konstant en die waarde van die Nusselt-getal sal 3.66 wees. In daardie geval die gedwonge konveksie hitte-oordragkoëffisiënt in interne vloei en laminêr vloei kan uitgedruk word as,

Nu_D = 3.66 + (0.065 x Re x Pr x D/L)/(1 + 0.04 x (Re x Pr x D/L)2 / 3

Geforseerde konveksie hitte-oordragkoëffisiënt in interne vloei en turbulente vloei:-

Wanneer in 'n sirkelvormige buis vloeistof vloei in daardie geval bly Reynolds-getal by die reeks tussen 10,000 12,000 tot 0.7 120 en Prandtl-getal bly by die reeks tussen XNUMX tot XNUMX. Geforseerde konveksie hitte-oordragkoëffisiënt in interne vloei en onstuimig vloei kan geskryf word as,

hd/k = (0.023 jd/μ)0.8 (μ cp/k)n

waar,

d = Hidrouliese deursnee

μ = Vloeistofviskositeit

k = Termiese geleidingsvermoë vir die grootmaat vloeistof

cp = Isobariese hittekapasiteit vir die vloeibare stof

j = Massa vloed

n = 0.4 vir warmer wand as die grootmaat vloeistof en 0.33 vir koeler wand as die grootmaat vloeistof

Hoe beïnvloed gedwonge konveksie hitte-oordrag?

Die grootste voordeel van die gedwonge konveksie hitte-oordrag as die vrye konveksie hitte-oordrag is om meer hoeveelheid hitte-oordrag te verhoog.

Deur die hulp van gedwonge konveksie hitte-oordrag kan die hoeveelheid hitte-oordrag verhoog word deur die krag wat deur die buitekant uitgeoefen word. Die verband tussen die gedwonge konveksie hitte-oordrag en hitte-oordrag is direk eweredig. Deur die gedwonge konveksie te verhoog, neem die hitte-oordrag van die stelselbron ook toe.

Wat beïnvloed konvektiewe hitte-oordragkoëffisiënt?

Die konvektiewe hitte-oordragkoëffisiënt is afhanklik van sekere faktore. Hulle word hieronder gelys,

Vloeistofsnelheid:-

Vloeistofsnelheid of vloeisnelheid is 'n vektorveld. Met behulp van vloeistofsnelheid kan beweging van 'n vloeiende vloeistof in die wiskundige vorm bepaal word. Die totale lengte van die vloeistofsnelheid word as vloeistofspoed bepaal. Vloeisnelheid in vloeistowwe is die vektorveld wat die snelheid van vloeistowwe op 'n sekere tyd en posisie verskaf.

Die formule van die vloeistofsnelheid word hieronder gegee,

Q = vA

waar,

Q = Volumetriese vloeitempo van die vloeibare stof

V = Snelheid van die vloeibare stof

A = Deursnitoppervlakte van die oop sisteem

Digtheid van die vloeistof:-

Uit die wet van omskakeling van massa kry ons 'n duidelike konsep oor die digtheid van vloeistof. Die omskakeling van massavloeitempo's stel dat die hoeveelheid massa van 'n spesifieke voorwerp nie geskep of vernietig kan word nie. Die massa van 'n liggaam word gemeet deur hefboombalans.

Digtheid van vloeistof kan gedefinieer word as die, 'n voorwerp wat massa bevat is konstant by standaard temperatuur en druk.

Die formule van die digtheid van die vloeistof word hieronder gegee,

ρ = m/v

waar,

ρ = Digtheid van die vloeistof

m = Massa van die vloeistof

v = Volume van die vloeistof

Die SI-eenheid van die digtheid van die vloeistof is kilogram per kubieke meter

Beeld – 'n Gegradueerde silinder wat verskeie nie-mengbare verskillende gekleurde vloeistowwe met verskillende digthede bevat;
Beeldkrediet – Wikipedia

Termiese geleidingsvermoë:-

Termiese geleidingsvermoë bepaal dat die tempo waarteen hitte deur 'n gegewe materiaal oorgedra word eweredig is aan die negatiewe waarde van die temperatuurgradiënt. En dit is ook eweredig aan die area waardeur die hitte vloei, maar omgekeerd eweredig aan die afstand tussen die twee isotermiese vlakke.

Die formule van die termiese geleidingsvermoë word hieronder gegee,

K = Qd/AΔT

waar,

K = Termiese geleidingsvermoë en eenheid is

Q = Die hoeveelheid hitte-oordrageenheid is Joules/sekonde of Watts

d = Afstand deur die twee vlakke van die isotermiese eenheid is  

A = Oppervlakte van die oppervlakte-eenheid is vierkante meter

ΔT = Temperatuurverskileenheid is Kelvin

Beeld – Termiese geleidingsvermoë kan gedefinieer word in terme van die hittevloei q oor 'n temperatuurverskil;
Beeldkrediet – Wikipedia

Dinamiese viskositeit van die vloeistof:-

Dinamiese viskositeit van die vloeistof kan afgelei word as die verhouding tussen die skuifspanning tot die skuifspanning. Die eenheid van die dinamiese viskositeit van die vloeistof is Pascal. Deur die hulp van dinamiese kan ons maklik verstaan ​​watter produk hoeveel dik en hoe kan die vloeistof kan vloei in 'n beweging beteken deur die hulp van viskositeit kan ons die gedrag van die vloeistof herken.

Die formule van die dinamiese viskositeit van die vloeistof word hieronder gegee,

η = T/γ

waar,

η = Dinamiese viskositeit van die vloeistof

T = Skerspanning

γ= Skuiftempo

Beeld – 'n Simulasie van vloeistowwe met verskillende viskositeite. Die vloeistof aan die linkerkant het 'n laer viskositeit as die vloeistof aan die regterkant;
Beeldkrediet – Wikipedia

Spesifieke hitte: -

Spesifieke hitte kan afgelei word as; die hoeveelheid hitte is nodig om die temperatuur van een gram van 'n materie met een Celsius-graad te verhoog. Die eenhede van die spesifieke hitte is soos kalorieë of joules per gram per Celsius-graad.

Spesifieke hitte staan ​​ook bekend as massa-hittekapasiteit. As 'n voorbeeld, die spesifieke hitte van water is 1 kalorie (of 4.186 joules) per gram per Celsius-graad.

Die formule van die spesifieke hitte van die vloeistof word hieronder gegee,

Q = mcΔ T

waar,

Q = Hitte-energie

m = Massa van die vloeistof

c = Spesifieke hittekapasiteit

ΔT= Verandering in temperatuur

Beeld – Grafiek van temperatuur van fases van water wat van −100 °C tot 200 °C verhit word – die stippellynvoorbeeld wys dat smelt en verhitting van 1 kg ys by −50 °C tot water by 40 °C 600 kJ benodig;
Beeldkrediet – Wikipedia

Hoe om te vind konvektiewe hitte-oordragkoëffisiënt vir lug?

Algemene eenhede wat gebruik word om die konvektiewe hitte-oordragkoëffisiënt vir lug te meet, word hieronder gelys,

  1. 1 W / (m2K) = 0.85984 kcal / (hm20 C) = 0.1761 Btu/(ft2 h 0 F)
  2. 1 kcal / (hm20 C) = 1.163 W/(m2K) = 0.205 Btu / (ft2 h 0 F)
  3. Btu / hr - ft2 -0 F = 5.678 W/(m2K) = 4.882 kcal / (hm20 C)

Geforseerde konveksie hitte-oordrag deur 'n pyp:

Wanneer in 'n sirkelvormige buis vloeistof vloei, in daardie geval bly Reynolds-getal by die reeks tussen 10,000 12,000 tot 0.7 120 en Prandtl-getal bly by die reeks tussen XNUMX tot XNUMX.

Geforseerde konveksie hitte-oordragkoëffisiënt in interne vloei en turbulente vloei kan geskryf word as,

hd/k = 0.023 (jd/μ)0.8 (μ cp/k)n

waar,

d = Hidrouliese deursnee

μ= Vloeistofviskositeit

k = Termiese geleidingsvermoë vir die grootmaat vloeistof

cp = Isobariese hittekapasiteit vir die vloeibare stof

j = Massa vloed

n = 0.4 vir warmer wand as die grootmaat vloeistof en 0.33 vir koeler wand as die grootmaat vloeistof

Die eienskappe van die vloeiende vloeistof is nodig vir die toepassing in die metode van die vergelyking en kan by massatemperatuur bereken word om hierdie rede kan iterasie vermy word.

Toepassing van gedwonge konveksie hitte-oordrag:

Die toepassing van gedwonge konveksie hitte-oordrag word hieronder gelys,

  1. Hitte verwydering
  2. Simulasie van hitteput
  3. Termiese optimalisering
  4. Hitte sensitiwiteit studies
  5. Elektriese waaier simulasie
  6. Rekenaarkas verkoeling
  7. Verkoelingstelselontwerp
  8. Verhittingstelsel ontwerp
  9. Waaierverkoelde sentrale besit eenheid
  10. Waterverkoelde sentrale besit eenheid
  11. Gedrukte stroombaan simulasie

Geforseerde konveksie hitte-oordrag voorbeelde:

Voorbeelde van die gedwonge konveksie hitte-oordrag word hieronder gelys,

  1. Lugversorgingstelsel
  2. Konveksie oond
  3. Pomp
  4. Suigtoestel
  5. Plafonwaaier
  6. Warmlugballon
  7. Yskas
  8. Motor verkoelers

Verskil tussen vrye en gedwonge konveksie hitte-oordrag:

Die belangrikste verskilpunte tussen vrye en gedwonge konveksie hitte-oordrag word hieronder gegee,

parameterGratis konveksie hitte-oordragGeforseerde konveksie hitte-oordrag
DefinisieVrye konveksie hitte-oordrag verskyn vir digtheid verskil tussen die hoër temperatuur vloeistof en laer temperatuur vloeistof.Deur die hulp van geforseerde konveksie hitte-oordrag word 'n vloeistof indruk om van een area na 'n ander area te beweeg deur krag vanaf die buitekant toe te pas
Aansoek1. Hitteruiler
2. Gasturbine lemme
3. Sonwaterverwarmer
4. Kernkrag reaktor ontwerp
5. Vliegtuigkajuit-isolasie
1. Lugversorgingstelsel
2. Pomp
3. Suig toestel
4. Plafonwaaier  
Hitte-oordragtempoHitteoordragtempo vir gratis konveksie hitte-oordrag laagHitte-oordragtempo vir gedwonge konveksie hitte-oordrag hoog
Eksterne toerustingNie nodig nienodig
Beweging van deeltjiesStadigBeweeg vinniger
Toerusting grootteDie grootte van toerusting wat gebruik word in die vrye konveksie hitte-oordrag is groter.Die grootte van toerusting wat gebruik word in die gedwonge konveksie hitte-oordrag is kleiner.
Vloei van molekulesNie beheer nieBeheer
Hitte-oordragkoëffisiëntminderHoogte
Beweging van die molekulesVir die rede van temperatuur en digtheid verskil vrye konveksie hitte-oordrag werk.Pas geforseerde konveksie hitte-oordragwerk toe vir die rede van uitgeoefende krag.

Hoe werk geforseerde konveksie hitte-oordrag?

Geforseerde konveksie-hitteoordragwerk wanneer die area van die gasvormige stof of vloeibare stof 'n hoër temperatuur of laer temperatuur in die gesig staar, vergelykend tot groter as hul naburige temperatuur en 'n verskil tussen die stelseltemperatuur en naburige temperatuur veroorsaak.

Die temperatuurgaping veroorsaak dat die ruimtes beweeg namate die hoër temperatuur minder digte ruimte styg, en die laer temperatuur meer digte ruimte sink.

Indrani Banerjee

Hi..Ek is Indrani Banerjee. Ek het my baccalaureusgraad in meganiese ingenieurswese voltooi. Ek is 'n entoesiastiese mens en ek is 'n persoon wat positief is oor elke aspek van die lewe. Ek lees graag Boeke en luister na musiek. Kom ons koppel deur LinkedIn-https://www.linkedin.com/in/indrani-banerjee-2487b4214

Onlangse plasings